Neue Lösungen für die Automobilindustrie

Hexapoden unterstützen Industrieroboter

Die Industrie sucht nach neuen Formen der Robotik, denn Fertigungs- und Qualitätssicherungsprozesse erfordern immer häufiger mehrachsige und gleichzeitig präzisere Roboter für die Positionierung. Für diese Aufgaben bietet PI parallelkinematische Hexapoden. Die sechsachsigen Roboter können Werkzeuge, Werkstücke oder auch komplexe Bauteile mit Gewichten von einigen Kilogramm bis zu mehreren Tonnen in beliebiger Raumorientierung, also unabhängig von der Montageausrichtung, mit hoher Präzision bewegen. Da Hexapoden über Feldbus-Interfaces direkt mit SPS- oder CNC-Steuerungen kommunizieren, können Anwender die Positioniersysteme einfach in die Automatisierungsumgebung integrieren.

Die Automobilindustrie nutzt die Vorteile der Parallelkinematik schon seit dem frühen 20. Jahrhundert, beispielsweise um Autoreifen zu testen. Auch Systemlieferanten setzen heute diese Technik ein. Sie verbauen Hexapoden unter anderem in Koordinatenmessmaschinen zur Kalibrierung von Scheinwerferlampen, um damit die hohen Anforderungen an die Präzision zu erfüllen. Auch in den Produktionslinien können Hexapod-Roboter im Zusammenspiel mit dem Industrieroboter eingesetzt werden und gleichen hier Ungenauigkeiten des Roboterarms aus.


Qualitätssicherung

Positionierung von Scheinwerfern in einer Koordinatenmessmaschine
>> Hexapoden in der Messtechnik

Fertigung und Werkzeugkontrolle

Positionierung von Werkzeug, Werkstück oder Inspektionssystem
>> Hexapoden im Maschinenbau


Vorteile der Parallelkinematik für die Industrie

Bei Hexapoden wirken alle sechs Aktoren unmittelbar auf dieselbe Plattform. Dadurch kann ein deutlich kompakterer Aufbau erreicht werden als bei seriell gestapelten Mehrachssystemen. Das vereinfacht Sicherheitsschaltungen, da sie sich nur innerhalb eines vergleichsweise überschaubaren Arbeitsraums bewegen. Da nur eine einzige Plattform bewegt wird, ist die bewegte Masse wesentlich geringer. Daraus resultieren ein deutlich schnelleres Ansprechen und eine verbesserte Dynamik. Darüber hinaus verfügen Hexapoden über eine höhere Genauigkeit, da hier meist keine Führungen mit entsprechenden Führungsfehlern enthalten sind und sich Fehler in den Einzelantrieben nicht akkumulieren.

      kompakter Aufbau
      hohe Dynamik
      hohe Präzision
      frei definierbarer Pivot-Punkt

       

       

       

      Vorteile der Hexapoden von PI
      Parallelkinematik erleben ...


      Hexapodsystem als intelligenter Multi-Achs-Antrieb

      Bei einem parallelkinematischen System entsprechen die kartesischen Achsen nicht den Motorachsen. Es ist eine Koordinatentransformation notwendig, welche im Allgemeinen analytisch nicht lösbar ist. Daher wird ein rechenintensiver, iterativer Algorithmus eingesetzt, der die Hexapod-Kinematik bei jedem Schritt neu berechnet.

      Da ein digitaler Hexapod-Controller die Berechnungen übernimmt und die einzelnen Motoren in Echtzeit ansteuert, müssen sich Anwender mit den komplexen Algorithmen der Parallelkinematik nicht auseinandersetzen. Verschiebungen und Drehungen der Plattform werden einfach in kartesischen Koordinaten kommandiert.

      Mit Hilfe von Simulationswerkzeugen lässt sich bereits bei der Planung der Arbeitsraum berechnen, zum Beispiel um Kollisionen mit anderen Objekten auszuschließen. Entwicklungs-Bibliotheken und Beispielanwendungen erleichtern die Umsetzung weiter. Eine wesentliche Eigenschaft ist die Möglichkeit, sowohl Lage und Ausrichtung des Bezugskoordinatensystems als auch den Pivotpunkt komfortabel per Software anzupassen.

      Um eine perfekte Anpassung der Trajektorie an die Applikationserfordernisse zu gewährleisten, ist es möglich, verschiedene Koordinatensysteme zu definieren, beispielsweise Work- und Toolkoordinatensysteme, die sich auf die Lage des Werkstücks oder des Werkzeugs beziehen.

      Für die Steuerung des Hexapod-Systems lassen sich außerdem alle Funktionen der SPS-Standardsprachen verwenden, es ist somit keine proprietäre Sprache notwendig. Die Steuerung kommuniziert mit dem Hexapod über ein Standard-Protokoll. Hierzu stehen neben RS-232 und TCP/IP auch etablierte Feldbus-Protokolle wie EtherCAT oder PROFINET zur Verfügung.

      Mit Hilfe dieser Schnittstellen ist es möglich, taktsynchron in Echtzeit mit dem Hexapod-System aber auch mit beliebigen weiteren Komponenten im Netzwerk Daten wie z. B. Soll- und Ist-Positionen oder Statusmeldungen auszutauschen.

      Kontaktieren Sie Uns!

      Fragen Sie den Fachmann!

      Erhalten Sie innerhalb kürzester Zeit per E-Mail oder Telefon eine Rückmeldung zu Ihren Fragen von einem PI Vertriebsingenieur.

      In einer typischen Automatisierungsanwendung werden in einer beliebigen, als Master agierenden Steuerung z. B. einer Standard Soft-SPS mit TwinCAT, entsprechende kartesische Soll-Positionen bzw. Trajektorien generiert. Diese Soll-Positionen werden dann z. B. über das EtherCAT-Protokoll an das Hexapod-System übermittelt und im Gegenzug Ist-Positionen und Statusmeldung ausgelesen.